有限厚度模型校准二维MoS_(2)的Bimodal-AFM杨氏模量测量

二维材料因其独特的晶体结构、新奇的物理特性和优异的力学性能,在微纳机电系统、柔性电子器件等诸多领域有着广阔的应用前景.弹性模量是二维材料的基本力学特性参量之一,对其器件应用及应变调控有重要影响.受限于二维结构和原子级厚度特征,难以实现二维材料弹性模量的精确测量.双模原子力显微镜的振幅调制-频率调制模式是一种高效测量二维材料杨氏模量的方法,但刚性衬底对测量结果的影响不可忽视.本工作通过双模原子力显微镜直接测得衬底与二维硫化钼的杨氏模量分布图,并基于有限厚度模型对衬底效应进行修正,得到了样品的本征杨氏模量值.利用第一性原理计算得到了二维二硫化钼的弹性系数和杨氏模量,对比发现实验和计算结果相当.这说明双模原子力显微镜测量是一种可靠的二维材料杨氏模量直接测试方法,且该方法无需制备悬空二维材料等繁琐步骤,避免了常规测试中的不足.本工作为大面积二维材料薄膜力学性能的程序化测试分析以及高通量力学实验数据的统计分析提供了可靠的实验基础.